EP2715939A1 - Method and apparatus for operating a power output stage - Google Patents

Method and apparatus for operating a power output stage

Info

Publication number
EP2715939A1
EP2715939A1 EP12713708.1A EP12713708A EP2715939A1 EP 2715939 A1 EP2715939 A1 EP 2715939A1 EP 12713708 A EP12713708 A EP 12713708A EP 2715939 A1 EP2715939 A1 EP 2715939A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power semiconductor
voltage
bridge
control voltage
test
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP12713708.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2715939B1 (en
Inventor
Albrecht Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2715939A1 publication Critical patent/EP2715939A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2715939B1 publication Critical patent/EP2715939B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0828—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/12—Monitoring commutation; Providing indication of commutation failure
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0027—Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a power output stage, in particular an electrical machine, comprising a bridge circuit with at least one half-bridge, wherein the half-bridge comprises two series-connected power semiconductor switch, which are supplied in a normal operation with an operating control voltage to adjust a power voltage , and wherein the power voltage of the respective power semiconductor switch is detected for short-circuit monitoring.
  • the invention relates to a device for operating a
  • Power output stage in particular an electrical machine, in particular for carrying out the above method, with a bridge circuit comprising at least one half-bridge, wherein the half-bridge comprises two series-connected power semiconductor switch, which are supplied in a normal operation with an operating control voltage to a power voltage and with a monitoring device intended for
  • drive devices for motor vehicles which include an electric drive, such as hybrid drive devices or drive devices for electrically driven vehicles
  • power semiconductor switches such as MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistor) or IGBTs (Insulated gate bipolar transistor)
  • MOSFETs metal oxide semiconductor field effect transistor
  • IGBTs Insulated gate bipolar transistor
  • freewheeling diodes include.
  • MOSFETs metal oxide semiconductor field effect transistor
  • IGBTs Insulated gate bipolar transistor
  • Normal operation are supplied with an operating control voltage to set a desired power voltage.
  • Power semiconductor switch is due to failure in a short circuit, then the logic of the half-bridge can no longer maintain the desired pulse pattern, which is given to the electric machine for torque delivery.
  • Driver circuit of the two power semiconductor switches monitors the respective power voltage. If this is too large when switched on, it is assumed that an overcurrent flows and the whole semiconductor bridge in the
  • Freewheel is switched by switching off or deactivating the power semiconductor switch. This is also known as desaturation monitoring or Dsat monitoring.
  • desaturation monitoring Dsat monitoring.
  • the control voltage provided to the switches is normally so high that at operating currents in the nominal range of the half-bridge or the inverter as small as possible voltages drop, ie well below the desaturation current, whereby switching and forward losses of semiconductors are reduced or minimized.
  • the control voltage provided to the switches is normally so high that at operating currents in the nominal range of the half-bridge or the inverter as small as possible voltages drop, ie well below the desaturation current, whereby switching and forward losses of semiconductors are reduced or minimized.
  • Errors can be excluded by testing or redundancies or minimized to a tolerable residual risk. In desaturation monitoring, this is problematic because proper operation can only be detected if the short circuit condition is artificially induced. Since the short-circuit current or desaturation current usually much higher than that
  • the inventive method therefore provides that for testing the function of the short-circuit monitoring in a test mode for the two
  • Test control voltage is set, which is below the operating control voltage.
  • the power semiconductor switches are thus preferably supplied with a voltage supply which is lowered to a value at which the voltage monitoring of the switch driver does not yet respond. Because the two power semiconductor switches of the one half-bridge are at least temporarily supplied with the test control voltage at the same time, a short circuit of the half-bridge is simulated. Moreover, since the test control voltage is below the operating control voltage, the resulting short-circuit current is lower than when the operating control voltage would be present.
  • the power semiconductor switches begin to desaturate within a shorter time, causing the short-circuit monitoring to quickly respond and eliminate the short circuit. In this case, the current flowing during the short circuit is preferably set so low by the choice of the test control voltage that the momentum pulse generated thereby on the electric machine is so small that it can be detected by the
  • Mass moment of inertia of a rotor of the electric machine safely wegintegriert or damped, so that no impermissible torque enters the drive train of the vehicle.
  • the test of the function of the short circuit monitoring is preferably carried out when the electric machine is not put into operation or should provide no torque.
  • first one of the power semiconductor switches is supplied with the test control voltage and then the other
  • the operating control voltage is given as the operating gate voltage and the test control voltage as the test gate voltage to a drain-source voltage as
  • the control voltage is thus expediently a gate voltage of the respective one
  • test gate voltage is chosen such that the test gate voltage
  • the rated current is the current that would actually be set by the applied test gate voltage if there was no short circuit.
  • the test gate voltage as described above, it is achieved that the short-circuit monitoring starts quickly and the flowing currents for the electrical components are harmless.
  • the turn-on time of the power semiconductor switches is selected such that the flowing current remains below 2.5 times the rated current. The power semiconductor switches then start - standard components
  • the short circuit monitoring is preferably set to respond a little later and eliminate the short circuit. After about 5 ⁇ the test or the test is over, especially when state of the art components are used.
  • the electrical machine is switched during the test at standstill by preferably an inverter in a safe state.
  • the inverter is one of the
  • Half-bridge inverter The control of the inverter can be adjusted depending on the machine type.
  • the energy source connected via a pre-charge resistor to the half-bridge.
  • the energy source is, for example, a traction battery or another energy storage device.
  • Precharge resistance prevents large currents from flowing in the inverter or in the half-bridge for a long time.
  • Precharge resistance is used to ensure that the charging current of a
  • Control voltage is set, which is below the operating control voltage.
  • the figure shows a half bridge 1 of a not shown here
  • Power output stage 2 of a drive device comprising at least one electric machine as a drive unit, which is controlled by the power output stage 2, more precisely by a bridge circuit 3 having the half-bridge 1.
  • the bridge circuit 3 comprises a plurality of such half-bridges 1, which are each associated with a phase of the electric machine.
  • the half bridge 1 has two series connected
  • Power semiconductor switches 4 and 5 which are preferably each formed as a MOSFET or IGBT switch element. Every one of them
  • Power semiconductor switch 4.5 is associated with a freewheeling diode 6 and 7 in the usual way.
  • the half-bridge 1 is associated with a particular phase or a strand of the above-mentioned electrical machine, wherein the strand is applied to the terminal Phx, between the source terminal of the power semiconductor switch 4 and the drain terminal of the power semiconductor switch 5 and between the freewheeling diodes 6 and 7 is switched.
  • the half bridge 1 is supplied by a corresponding
  • Power semiconductor switch 4 is applied, while the source terminal of the power semiconductor switch 5 is connected to ground GND.
  • the remaining existing in an inverter switching elements are not shown for clarity.
  • the half bridge 1 forms as part of the bridge circuit 3 is a part of an inverter 8, not shown here, which generates the pulse pattern for the electric machine.
  • the power semiconductor switches 4 and 5 are each predetermined by a
  • Gate voltage G 4 or G 5 operated or controlled as a control voltage.
  • the logic of the pulse pattern of the half-bridge 1 and the inverter 8 is set accordingly.
  • the half-bridge 1 comes into a critical state when one of the elements of the circuit, in particular one of the power semiconductor switch 4,5 goes through failure in the short circuit.
  • the power semiconductor switch 4 drops out, then the potential U B is constantly on the strand of the electric machine or to Phx.
  • the logic of the inverter 8 can no longer maintain the desired pulse pattern which brings the electric machine to the torque delivery. In particular, if the driver circuit despite
  • Power semiconductor switch 5 (low side) turns on. In this case, a generally unacceptably high current flows from U B to GND. In the worst case, there may be fires in the power circuit, since the electrical energy available at U B is very high, and the voltage range is so great that
  • Arcs may stop long, so their burning voltage is less than U B.
  • the driver circuit of the two power semiconductor switches 4, 5 not shown here monitors the drain-source voltages U 4 and U 5, respectively, as the respective ones
  • Desaturation monitoring utilizes the characteristic of the power semiconductor switches 4 , 5 , which have a disproportionate increase in the voltages U 4 , U 5 if the saturation current is too high.
  • the power semiconductor switches 4, 5 are preferably each one in normal operation
  • a monitoring device which monitors the power semiconductor switches 4.5 for short circuit.
  • the preferred embodiment is provided which monitors the power semiconductor switches 4.5 for short circuit.
  • Short circuit monitoring at standstill of the electrical machine tested for their functionality so that it can be ensured that when a short circuit due to a failure actually occurs, this detected and by the short circuit monitoring device by switching off the
  • the monitoring device not shown here which is preferably integrated in the driver circuit, supplied for testing the Short circuit monitoring the power semiconductor switch 4,5 at least temporarily simultaneously with a test gate voltage, which is below the operating gate voltage.
  • the gate test voltages are lowered to a value where the
  • Voltage monitoring of the driver circuit does not yet respond.
  • the values are selected to be so low that the power semiconductor switches 4.5 already desaturate at currents slightly above, that is, depending on the application, for example, from twice the rated current.
  • the power semiconductor switches 4, 5 are sequentially switched to a short circuit, first by one and then the other
  • Power semiconductor switch is supplied with the test gate voltage.
  • the turn-on time of the power semiconductor switches 4, 5 is selected such that the current would remain below 2.5 times the rated current.
  • Momentum momentum is so small that it safely attenuated by the moment of inertia of the rotor of the electric machine or
  • the energy taken from the DC link during the test of all phases is limited to 1 Ws or at least to a value less than 1 Ws, in particular less than 3 Ws.
  • a traction battery is connected via a pre-charge to the half-bridge 1, so that it provides the operating voltage U B.
  • another energy supplier or another energy source can be connected via the pre-charge resistor. This ensures that no large currents flow in the inverter 8 for a long time.
  • the precharge is interrupted as soon as in the DC bus of the
  • Inverter voltages between 20 volts and 80 volts, especially between 30 Volt and 65 volts can be achieved. These voltages are sufficient to perform the short-circuit monitoring test described above. In this way, the load on the individual components is further reduced.
  • the power output stage 2 expediently has a plurality of such half bridges in order to form the bridge circuit 3.
  • Half-bridges reference, wherein the half-bridges are the same.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for operating a power output stage (2), in particular an electrical machine, which comprises a bridge circuit (3) with at least one half-bridge (1), wherein the half-bridge (1) has two power semiconductor switches (4, 5) which are connected in series and which are each supplied with an operating control voltage during normal operation in order to set a power voltage, and wherein the power voltage (u4, u5) of the respective power semiconductor switch (4, 5) is detected for the purpose of short-circuit monitoring. In this case, provision is made, in order to check the functioning of the short-circuit monitoring means in a check mode for the power semiconductor switches (4, 5), for a test control voltage which is below the operating control voltage to be set at least temporarily at the same time.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Leistungsendstufe  Method and device for operating a power amplifier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Leistungsendstufe, insbesondere einer elektrischen Maschine, die eine Brückenschaltung mit wenigstens einer Halbbrücke umfasst, wobei die Halbbrücke zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter aufweist, die in einem Normalbetrieb mit einer Betriebs-Steuerspannung versorgt werden, um eine Leistungsspannung einzustellen, und wobei zur Kurzschlussüberwachung die Leistungsspannung des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters erfasst wird. The invention relates to a method for operating a power output stage, in particular an electrical machine, comprising a bridge circuit with at least one half-bridge, wherein the half-bridge comprises two series-connected power semiconductor switch, which are supplied in a normal operation with an operating control voltage to adjust a power voltage , and wherein the power voltage of the respective power semiconductor switch is detected for short-circuit monitoring.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Betreiben einer Furthermore, the invention relates to a device for operating a
Leistungsendstufe, insbesondere einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Durchführung des oben stehenden Verfahrens, mit einer Brückenschaltung, die wenigstens eine Halbbrücke umfasst, wobei die Halbbrücke zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter aufweist, die in einem Normalbetrieb mit einer Betriebs-Steuerspannung versorgt werden, um eine Leistungsspannung einzustellen, und mit einer Überwachungseinrichtung, die zur Power output stage, in particular an electrical machine, in particular for carrying out the above method, with a bridge circuit comprising at least one half-bridge, wherein the half-bridge comprises two series-connected power semiconductor switch, which are supplied in a normal operation with an operating control voltage to a power voltage and with a monitoring device intended for
Kurzschlussüberwachung die Leistungsspannung des jeweiligen Short circuit monitoring the power voltage of each
Leistungshalbleiterschalters erfasst. Power semiconductor switch detected.
Stand der Technik State of the art
Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei Antriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die einen elektrischen Antrieb umfassen, wie beispielsweise Hybridantriebsvorrichtungen oder Antriebsvorrichtungen für nur elektrisch angetriebene Fahrzeuge, sind üblicherweise Leistungsendstufen zum Ansteuern der jeweiligen elektrischen Maschine vorgesehen, die Leistungshalbleiterschalter, wie beispielsweise MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) oder IGBTs (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), sowie entsprechend zugeordnete Freilaufdioden umfassen. Zum Ansteuern von mehrphasigen, permanent und/oder fremderregten Elektromaschinen werden üblicherweise jeder Phase eine Halbbrücke der Leistungsendstufe zugeordnet. Die jeweilige Halbbrücke umfasst zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter, die in einemMethods and devices of the type mentioned are known from the prior art. In drive devices for motor vehicles, which include an electric drive, such as hybrid drive devices or drive devices for electrically driven vehicles, usually power output stages for driving the respective electric machine are provided, the power semiconductor switches, such as MOSFETs (metal oxide semiconductor field effect transistor) or IGBTs (Insulated gate bipolar transistor), and corresponding associated freewheeling diodes include. For driving multiphase, permanent and / or foreign-excited electric machines usually each phase is assigned a half-bridge of the power output stage. The respective half-bridge comprises two series-connected power semiconductor switches, which in one
Normalbetrieb mit einer Betriebs-Steuerspannung versorgt werden, um eine gewünschte Leistungsspannung einzustellen. Normal operation are supplied with an operating control voltage to set a desired power voltage.
Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit ist es darüber hinaus bekannt, die Leistungsspannung des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters beziehungsweise an oder über den jeweiligen Leistungshalbleiterschalter zu überwachen, um eine Kurzschluss-Situation erfassen zu können. Wenn eine der To ensure operational safety, it is also known to monitor the power voltage of the respective power semiconductor switch or on or over the respective power semiconductor switch in order to detect a short-circuit situation. If one of the
Leistungshalbleiterschalter durch Ausfall in einen Kurzschluss geht, dann kann die Logik der Halbbrücke das Soll-Impulsmuster, das der elektrischen Maschine zur Momentenabgabe vorgegeben wird, nicht mehr aufrechterhalten. Power semiconductor switch is due to failure in a short circuit, then the logic of the half-bridge can no longer maintain the desired pulse pattern, which is given to the electric machine for torque delivery.
Insbesondere, wenn der zweite, dazu in Reihe geschaltete  In particular, if the second, in series
Leistungshalbleiterschalter trotz kurzgeschlossenem ersten Power semiconductor switch despite shorted first
Leistungshalbleiterschalter schaltet. In diesem Fall fließt ein in der Regel unzulässig hoher Strom, der im schlimmsten Fall zu Bränden im Leistungskreis führt, da die elektrische Energie, die durch die Leistungshalbleiterschalter in derPower semiconductor switch switches. In this case, a usually unacceptably high current flows, which leads in the worst case to fires in the power circuit, since the electrical energy generated by the power semiconductor switches in the
Regel geschaltet wird, sehr hoch ist, und der Spannungsbereich so groß, dass Lichtbögen gegebenenfalls lange stehenbleiben. Vorzugsweise die Usually switched, is very high, and the voltage range is so large that arcs may stop for a long time. Preferably the
Treiberschaltung der beiden Leistungshalbleiterschalter überwacht die jeweilige Leistungsspannung. Ist diese im eingeschalteten Zustand zu groß, wird angenommen, dass ein Überstrom fließt und die ganze Halbleiterbrücke in denDriver circuit of the two power semiconductor switches monitors the respective power voltage. If this is too large when switched on, it is assumed that an overcurrent flows and the whole semiconductor bridge in the
Freilauf geschaltet wird, durch Abschalten beziehungsweise Deaktivieren der Leistungshalbleiterschalter. Dies ist auch als Entsättigungsüberwachung oder Dsat-Überwachung bekannt. Dabei wird die Eigenschaft der Freewheel is switched by switching off or deactivating the power semiconductor switch. This is also known as desaturation monitoring or Dsat monitoring. The property of the
Leistungshalbleiterschalter ausgenutzt, dass sie bei zu großem Strom, dem sogenannten Entsättigungsstrom, einen überproportionalen Anstieg der Power semiconductor switch exploited that they too large current, the so-called Entsättigungsstrom, a disproportionate increase in the
Leistungsspannung bewirken. Die den Schaltern zur Verfügung gestellte Steuerspannung ist normalerweise so hoch, dass bei Betriebsströmen im Nennbereich der Halbbrücke beziehungsweise des Inverters möglichst kleine Spannungen abfallen, also deutlich unterhalb des Entsättigungsstroms, wodurch Schalt- und Durchlassverluste der Halbleiter verringert beziehungsweise minimiert werden. Für die Sicherheit der Antriebsvorrichtung ist es nun essentiell, dass diese nur in Betrieb gehen soll, wenn gewährleistet ist, dass keine unkontrollierten Achieve power voltage. The control voltage provided to the switches is normally so high that at operating currents in the nominal range of the half-bridge or the inverter as small as possible voltages drop, ie well below the desaturation current, whereby switching and forward losses of semiconductors are reduced or minimized. For the safety of the drive device, it is now essential that this should only go into operation, if it is ensured that no uncontrolled
Drehmomentänderungen auf den Antriebsstrang wirken, die das Fahrzeug außer Kontrolle geraten lassen können. Daher müssen sicherheitsrelevante, schlafendeTorque changes on the powertrain that can cause the vehicle to get out of control. Therefore, security-relevant, sleeping
Fehler durch Test oder Redundanzen ausgeschlossen oder auf ein tolerables Restrisiko minimiert werden. Bei der Entsättigungsüberwachung ist dies problematisch, da die ordnungsgemäße Funktion nur dann erkannt werden kann, wenn der Kurzschlussfall künstlich herbeigeführt wird. Da der Kurzschlussstrom beziehungsweise Entsättigungsstrom in der Regel sehr viel höher als derErrors can be excluded by testing or redundancies or minimized to a tolerable residual risk. In desaturation monitoring, this is problematic because proper operation can only be detected if the short circuit condition is artificially induced. Since the short-circuit current or desaturation current usually much higher than that
Nennstrom im Normalbetrieb ist, würde ein künstlich herbeigeführter Kurzschluss ohne weitere Vorkehrungen die Lebensdauer der beteiligten elektrischen Rated current in normal operation, would be an artificially induced short circuit without further precautions the life of the involved electrical
Komponenten verkürzen und gegebenenfalls zu einer unkontrollierten Shorten components and, if necessary, create an uncontrolled one
Drehmomentänderung führen. Torque change lead.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher vor, dass zum Prüfen der Funktion der Kurzschlussüberwachung in einem Prüfbetrieb für die beiden The inventive method therefore provides that for testing the function of the short-circuit monitoring in a test mode for the two
Leistungshalbleiterschalter der Halbbrücke zumindest zeitweise gleichzeitig einePower semiconductor switch the half-bridge at least temporarily simultaneously one
Test-Steuerspannung eingestellt wird, die unterhalb der Betriebs- Steuerspannung liegt. Die Leistungshalbleiterschalter werden somit bevorzugt mit einer Spannungsversorgung gespeist, die auf einen Wert abgesenkt ist, bei dem die Spannungsüberwachung der Schalter-Treiber noch nicht anspricht. Dadurch, dass die beiden Leistungshalbleiterschalter der einen Halbbrücke zumindest zeitweise gleichzeitig mit der Test-Steuerspannung versorgt werden, wird ein Kurzschluss der Halbbrücke simuliert. Da darüber hinaus die Test- Steuerspannung unterhalb der Betriebs-Steuerspannung liegt, fällt der dabei erzeugte Kurzschlussstrom niedriger aus, als wenn die Betriebs-Steuerspannung anliegen würde. Die Leistungshalbleiterschalter beginnen innerhalb kürzerer Zeit zu entsättigen, wodurch die Kurzschlussüberwachung schnell anspricht und den Kurzschluss beseitigt. Der während des Kurzschlusses fließende Strom ist in diesem Fall durch die Wahl der Test-Steuerspannung vorzugsweise derart niedrig eingestellt, dass der dadurch erzeugte Momentenimpuls an der elektrischen Maschine so klein ist, dass er insbesondere durch das Test control voltage is set, which is below the operating control voltage. The power semiconductor switches are thus preferably supplied with a voltage supply which is lowered to a value at which the voltage monitoring of the switch driver does not yet respond. Because the two power semiconductor switches of the one half-bridge are at least temporarily supplied with the test control voltage at the same time, a short circuit of the half-bridge is simulated. Moreover, since the test control voltage is below the operating control voltage, the resulting short-circuit current is lower than when the operating control voltage would be present. The power semiconductor switches begin to desaturate within a shorter time, causing the short-circuit monitoring to quickly respond and eliminate the short circuit. In this case, the current flowing during the short circuit is preferably set so low by the choice of the test control voltage that the momentum pulse generated thereby on the electric machine is so small that it can be detected by the
Massenträgheitsmoment eines Läufers der elektrischen Maschine sicher wegintegriert beziehungsweise gedämpft wird, sodass kein unzulässiges Moment in den Antriebsstrang des Fahrzeugs gelangt. Die Prüfung der Funktion der Kurzschlussüberwachung wird vorzugsweise durchgeführt, wenn die elektrische Maschine nicht in Betrieb genommen ist beziehungsweise kein Drehmoment erbringen soll. Mass moment of inertia of a rotor of the electric machine safely wegintegriert or damped, so that no impermissible torque enters the drive train of the vehicle. The test of the function of the short circuit monitoring is preferably carried out when the electric machine is not put into operation or should provide no torque.
Vorzugsweise wird zunächst einer der Leistungshalbleiterschalter mit der Test- Steuerspannung versorgt und anschließend der andere Preferably, first one of the power semiconductor switches is supplied with the test control voltage and then the other
Leistungshalbleiterschalter. Dabei bleibt die Versorgung des einen Power semiconductor switches. The supply of one remains
Leistungshalbleiterschalters mit der Test-Steuerspannung zweckmäßigerweise so lange erhalten, bis der andere Leistungshalbleiterschalter zumindest zeitweise gleichzeitig mit der Test-Steuerspannung versorgt wurde, da durch das gleichzeitige Vorliegen der Test-Steuerspannung der Kurzschluss simuliert wird. Zweckmäßigerweise wird die Spannungsüberwachung an beiden Power semiconductor switch with the test control voltage expediently obtained until the other power semiconductor switch was at least temporarily supplied simultaneously with the test control voltage, since simulated by the simultaneous presence of the test control voltage of the short circuit. Conveniently, the voltage monitoring at both
Leistungshalbleiterschaltern gleichzeitig oder zunächst nur für einen und anschließend für den anderen der beiden Leistungshalbleiterschalter Power semiconductor switches simultaneously or initially only for one and then for the other of the two power semiconductor switches
durchgeführt. carried out.
Besonders bevorzugt werden als Leistungshalbleiterschalter Metall-Oxid- Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) verwendet. Bevorzugt werden die Betriebs- Steuerspannung als Betriebs-Gatespannung und die Test-Steuerspannung als Test-Gatespannung vorgegeben, um eine Drain-Source-Spannung als Particular preference is given to using metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) or insulated gate bipolar transistors (IGBTs) as the power semiconductor switches. Preferably, the operating control voltage is given as the operating gate voltage and the test control voltage as the test gate voltage to a drain-source voltage as
Leistungsspannung einzustellen. Bei der Steuer-Spannung handelt es sich somit zweckmäßigerweise um eine Gate-Spannung des jeweiligen Adjust power voltage. The control voltage is thus expediently a gate voltage of the respective one
Leistungshalbleiterschalters. Power semiconductor switch.
Vorzugsweise wird die Test-Gatespannung derart gewählt, dass die Preferably, the test gate voltage is chosen such that the
Leistungshalbleiterschalter bei Strömen wenig oberhalb eines Nennstroms entsättigen. Bei dem Nennstrom handelt es sich dabei um den Strom, der durch die angelegte Test-Gatespannung eigentlich eingestellt werden würde, wenn kein Kurzschluss bestünde. Dadurch, dass die Test-Gatespannung wie oben beschrieben gewählt wurde, wird erreicht, dass die Kurzschlussüberwachung schnell anspringt und die fließenden Ströme für die elektrischen Komponenten ungefährlich sind. Besonders bevorzugt wird die Einschaltzeit der Leistungshalbleiterschalter derart gewählt, dass der fließende Strom unterhalb des 2,5-fachen Nennstroms bleibt. Die Leistungshalbleiterschalter beginnen dann - Standard-Bauteile De-saturate the power semiconductor switch at currents just above a rated current. The rated current is the current that would actually be set by the applied test gate voltage if there was no short circuit. By selecting the test gate voltage as described above, it is achieved that the short-circuit monitoring starts quickly and the flowing currents for the electrical components are harmless. Particularly preferably, the turn-on time of the power semiconductor switches is selected such that the flowing current remains below 2.5 times the rated current. The power semiconductor switches then start - standard components
vorausgesetzt - spätestens im Bereich nach 1 με zu entsättigen. Das heißt, die Kurzschlussüberwachung ist vorzugsweise so eingestellt, dass sie wenig später anspricht und den Kurzschluss beseitigt. Nach etwa 5 με ist die Prüfung beziehungsweise der Test zu Ende, insbesondere wenn Stand der Technik- Bauelemente verwendet werden. presupposed - at the latest in the range after 1 με desaturate. That is, the short circuit monitoring is preferably set to respond a little later and eliminate the short circuit. After about 5 με the test or the test is over, especially when state of the art components are used.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine während der Prüfung im Stillstand durch bevorzugt einen Inverter in einen sicheren Zustand geschaltet wird. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Inverter um einen die Furthermore, it is provided that the electrical machine is switched during the test at standstill by preferably an inverter in a safe state. Conveniently, the inverter is one of the
Halbbrücke aufweisenden Inverter. Dabei kann die Ansteuerung des Inverters je nach Maschinentyp angepasst werden. Half-bridge inverter. The control of the inverter can be adjusted depending on the machine type.
Während der Prüfung wird bevorzugt zur Erhöhung der Sicherheit eine During the test, it is preferable to increase safety
Energiequelle über einen Vorladewiderstand an die Halbbrücke angeschlossen. Bei der Energiequelle handelt es sich beispielsweise um eine Traktionsbatterie oder einen anderen Energiespeicher. Durch den Anschluss über den Power source connected via a pre-charge resistor to the half-bridge. The energy source is, for example, a traction battery or another energy storage device. By connecting via the
Vorladewiderstand wird verhindert, dass über längere Zeit große Ströme in dem Inverter beziehungsweise in der Halbbrücke fließen können. Der Precharge resistance prevents large currents from flowing in the inverter or in the half-bridge for a long time. Of the
Vorladewiderstand dient dazu, dass der Ladestrom eines Precharge resistance is used to ensure that the charging current of a
Zwischenkreiskondensators der Leistungsendstufe beim Anlegen einer DC link capacitor of the power output stage when creating a
Betriebsspannung keine zu hohen Werte annimmt und es wegen des Operating voltage does not assume too high values and it because of the
systembedingt niederinduktiven Aufbaus nicht zu Oszillationen der Drain- Spannung kommt. Due to the system-inherent low-inductance structure, no oscillations of the drain voltage occur.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Prüfung der Funktion der Überwachungseinrichtung in einem Prüfbetrieb für die The inventive device is characterized in that for testing the function of the monitoring device in a test mode for
Leistungshalbleiterschalter zumindest zeitweise gleichzeitig eine Test-Power semiconductor switch at least temporarily simultaneously a test
Steuerspannung eingestellt wird, die unterhalb der Betriebs-Steuerspannung liegt. Bevorzugt wird die Prüfung von einer dem jeweiligen Control voltage is set, which is below the operating control voltage. Preferably, the test of one of the respective
Leistungshalbleiterschalter zugeordneten Treiberschaltung durchgeführt. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen und den obenstehenden Ausführungen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dazu zeigt die einzige Power semiconductor switch associated driver circuit performed. Further embodiments emerge from the claims and the above statements. In the following, the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The only one shows
Figur eine Halbbrücke in einer vereinfachten Darstellung. Figure a half bridge in a simplified representation.
Die Figur zeigt eine Halbbrücke 1 einer hier nicht näher dargestellte The figure shows a half bridge 1 of a not shown here
Leistungsendstufe 2 einer Antriebsvorrichtung, die als Antriebsaggregat zumindest eine Elektromaschine umfasst, welche durch die Leistungsendstufe 2, genauer gesagt durch eine die Halbbrücke 1 aufweisende Brückenschaltung 3, angesteuert wird. Zweckmäßigerweise umfasst die Brückenschaltung 3 mehrere derartiger Halbbrücken 1 , die jeweils einer Phase der Elektromaschine zugeordnet sind. Die Halbbrücke 1 weist zwei in Reihe geschaltete Power output stage 2 of a drive device comprising at least one electric machine as a drive unit, which is controlled by the power output stage 2, more precisely by a bridge circuit 3 having the half-bridge 1. Conveniently, the bridge circuit 3 comprises a plurality of such half-bridges 1, which are each associated with a phase of the electric machine. The half bridge 1 has two series connected
Leistungshalbleiterschalter 4 und 5 auf, die vorzugsweise jeweils als MOSFET oder IGBT-Schalterelement ausgebildet sind. Jedem der Power semiconductor switches 4 and 5, which are preferably each formed as a MOSFET or IGBT switch element. Every one of them
Leistungshalbleiterschalter 4,5 ist eine Freilaufdiode 6 beziehungsweise 7 auf die übliche Art und Weise zugeordnet. Die Halbbrücke 1 ist einer bestimmten Phase beziehungsweise einem Strang der oben erwähnten elektrischen Maschine zugeordnet, wobei der Strang an dem Anschluss Phx anliegt, der zwischen dem Source-Anschluss des Leistungshalbleiterschalters 4 und dem Drain-Anschluss des Leistungshalbleiterschalters 5 sowie zwischen den Freilaufdioden 6 und 7 geschaltet ist. Versorgt wird die Halbbrücke 1 durch eine entsprechende Power semiconductor switch 4.5 is associated with a freewheeling diode 6 and 7 in the usual way. The half-bridge 1 is associated with a particular phase or a strand of the above-mentioned electrical machine, wherein the strand is applied to the terminal Phx, between the source terminal of the power semiconductor switch 4 and the drain terminal of the power semiconductor switch 5 and between the freewheeling diodes 6 and 7 is switched. The half bridge 1 is supplied by a corresponding
Betriebsspannung UB, die an dem Drain-Anschluss des Operating voltage U B , which at the drain terminal of the
Leistungshalbleiterschalters 4 anliegt, während der Source-Anschluss des Leistungshalbleiterschalters 5 mit Masse GND verbunden ist. Die übrigen in einem Inverter vorhandenen Schaltelemente sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Die Halbbrücke 1 bildet als Teil der Brückenschaltung 3 einen Bestandteil eines hier nicht weiter dargestellten Inverters 8, der die Impulsmuster für die elektrische Maschine erzeugt. Die Leistungshalbleiterschalter 4 und 5 werden durch jeweils eine vorgebbarePower semiconductor switch 4 is applied, while the source terminal of the power semiconductor switch 5 is connected to ground GND. The remaining existing in an inverter switching elements are not shown for clarity. The half bridge 1 forms as part of the bridge circuit 3 is a part of an inverter 8, not shown here, which generates the pulse pattern for the electric machine. The power semiconductor switches 4 and 5 are each predetermined by a
Gatespannung G4 beziehungsweise G5 als Steuerspannung betrieben beziehungsweise angesteuert. Hierdurch wird die Logik des Pulsmusters der Halbbrücke 1 beziehungsweise des Inverters 8 entsprechend vorgegeben. Die Halbbrücke 1 gerät in einen kritischen Zustand, wenn eines der Elemente der Schaltung, insbesondere einer der Leistungshalbleiterschalter 4,5 durch Ausfall in den Kurzschluss geht. Angenommen der Leistungshalbleiterschalter 4 fällt aus, dann liegt das Potenzial UB ständig an dem Strang der Elektromaschine beziehungsweise an Phx an. Die Logik des Inverters 8 kann nun das Soll- Impulsmuster, das die Elektromaschine zur Momentenabgabe bringt, nicht mehr aufrechterhalten. Insbesondere, wenn die Treiberschaltung trotz Gate voltage G 4 or G 5 operated or controlled as a control voltage. As a result, the logic of the pulse pattern of the half-bridge 1 and the inverter 8 is set accordingly. The half-bridge 1 comes into a critical state when one of the elements of the circuit, in particular one of the power semiconductor switch 4,5 goes through failure in the short circuit. Suppose the power semiconductor switch 4 drops out, then the potential U B is constantly on the strand of the electric machine or to Phx. The logic of the inverter 8 can no longer maintain the desired pulse pattern which brings the electric machine to the torque delivery. In particular, if the driver circuit despite
kurzgeschlossenem Leistungshalbleiterschalter 4 (high side) den shorted power semiconductor switch 4 (high side) the
Leistungshalbleiterschalter 5 (low side) einschaltet. In diesem Fall fließt ein in der Regel unzulässig hoher Strom von UB zu GND. Im schlimmsten Fall kann es zu Bränden im Leistungskreis kommen, da die elektrische Energie, die an UB zur Verfügung steht, sehr hoch ist, und der Spannungsbereich so groß, dass Power semiconductor switch 5 (low side) turns on. In this case, a generally unacceptably high current flows from U B to GND. In the worst case, there may be fires in the power circuit, since the electrical energy available at U B is very high, and the voltage range is so great that
Lichtbögen gegebenenfalls lange stehenbleiben, also deren Brennspannung kleiner als UB ist. Um dies zu vermeiden, überwacht die hier nicht näher dargestellte Treiberschaltung der beiden Leistungshalbleiterschalter 4,5 die Drain-Source-Spannungen U4 beziehungsweise U5 als die jeweilige Arcs may stop long, so their burning voltage is less than U B. In order to avoid this, the driver circuit of the two power semiconductor switches 4, 5 not shown here monitors the drain-source voltages U 4 and U 5, respectively, as the respective ones
Leistungsspannung. Sind diese im eingeschalteten Zustand zu groß, wird ein Überstrom beziehungsweise ein Entsättigungsstrom angenommen und die ganzePower voltage. If these are too large when switched on, an overcurrent or a desaturation current is assumed and the whole
Halbbrücke 1 in den Freilauf geschaltet. Diese sogenannte Half-bridge 1 switched to freewheeling. This so-called
Entsättigungsüberwachung nutzt die Eigenschaft der Leistungshalbleiterschalter 4,5 aus, die bei zu großem Sättigungsstrom einen überproportionalen Anstieg der Spannungen U4, U5 aufweisen. Zum Betreiben der Halbbrücke 1 wird den Leistungshalbleiterschaltern 4,5 im Normalbetrieb bevorzugt jeweils eine Desaturation monitoring utilizes the characteristic of the power semiconductor switches 4 , 5 , which have a disproportionate increase in the voltages U 4 , U 5 if the saturation current is too high. For operating the half-bridge 1, the power semiconductor switches 4, 5 are preferably each one in normal operation
Gatespannung zur Verfügung gestellt, die derart hoch ist, dass bei  Gates voltage provided that is so high that at
Betriebsströmen im Nennbereich des Inverters 8 möglichst sehr kleine Operating currents in the nominal range of the inverter 8 as small as possible
Spannungen abfallen, also deutlich unterhalb des Entsättigungsbereichs, zur Minimierung von Schalt- und Durchlassverlusten der Halbleiterelemente. Voltages drop, ie well below the desaturation range, to minimize switching and forward losses of the semiconductor elements.
Zur Gewährleistung der Sicherheit ist eine Überwachungseinrichtung vorgesehen ist, die die Leistungshalbleiterschalter 4,5 auf Kurzschluss überwacht. Um die Sicherheit im Betrieb gewährleisten zu können, wird bevorzugt die To ensure safety, a monitoring device is provided which monitors the power semiconductor switches 4.5 for short circuit. In order to be able to ensure safety during operation, the preferred
Kurzschlussüberwachung beim Stillstand der elektrischen Maschine auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft, sodass gewährleistet werden kann, dass, wenn tatsächlich ein Kurzschluss aufgrund eines Ausfalls auftritt, dieser erkannt und durch die Kurzschlussüberwachungseinrichtung durch Abschalten der Short circuit monitoring at standstill of the electrical machine tested for their functionality, so that it can be ensured that when a short circuit due to a failure actually occurs, this detected and by the short circuit monitoring device by switching off the
Leistungshalbleiterschalter behoben werden kann. Power semiconductor switch can be solved.
Die hier nicht näher dargestellte Überwachungseinrichtung, die vorzugsweise in die Treiberschaltung integriert ist, versorgt zum Prüfen der Kurzschlussüberwachung die Leistungshalbleiterschalter 4,5 zumindest zeitweise gleichzeitig mit einer Test-Gatespannung, die unterhalb der Betriebs- Gatespannung liegt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Gate-Testspannungen auf einen Wert gesenkt, bei dem die The monitoring device not shown here, which is preferably integrated in the driver circuit, supplied for testing the Short circuit monitoring the power semiconductor switch 4,5 at least temporarily simultaneously with a test gate voltage, which is below the operating gate voltage. According to the present embodiment, the gate test voltages are lowered to a value where the
Spannungsüberwachung der Treiberschaltung noch nicht anspricht. Die Werte werden dabei derart niedrig gewählt, dass die Leistungshalbleiterschalter 4,5 schon bei Strömen wenig oberhalb, das heißt je nach Anwendungsfall, beispielsweise ab dem zweifachen Nennstrom, entsättigen. Vorzugsweise werden die Leistungshalbleiterschalter 4,5 nacheinander in einen Kurzschluss geschaltet, indem zunächst der eine und dann der andere Voltage monitoring of the driver circuit does not yet respond. The values are selected to be so low that the power semiconductor switches 4.5 already desaturate at currents slightly above, that is, depending on the application, for example, from twice the rated current. Preferably, the power semiconductor switches 4, 5 are sequentially switched to a short circuit, first by one and then the other
Leistungshalbleiterschalter mit der Test-Gatespannung versorgt wird. Dabei wird die Einschaltzeit der Leistungshalbleiterschalter 4,5 derart gewählt, dass der Strom unterhalb des 2,5-fachen Nennstroms bleiben würde. Übliche  Power semiconductor switch is supplied with the test gate voltage. In this case, the turn-on time of the power semiconductor switches 4, 5 is selected such that the current would remain below 2.5 times the rated current. usual
Halbleiterelemente beginnen dann etwa eine Mikrosekunde (1 με) später zu entsättigen. Das heißt, die Entsättigungsüberwachung ist derart eingestellt, dass sie wenig später anspricht und den Kurzschluss beseitigt. Nach spätestens fünf Mikrosekunden (5 με) ist die Prüfung dann zu Ende, sofern Standard- Bauelemente genutzt werden. Die elektrische Maschine des Antriebs ist während der Prüfung vorzugsweise im Stillstand und wird durch den Inverter 8 in einen sicheren Zustand geschaltet. Der während der Prüfung entstehende Semiconductor elements then begin to desaturate about one microsecond (1 microsecond) later. That is, the desaturation monitor is set to respond a little later and eliminate the short circuit. After no more than five microseconds (5 με), the test is over when standard components are used. The electrical machine of the drive is preferably at a standstill during the test and is switched by the inverter 8 in a safe state. The result of the test
Momentenimpuls ist derart klein, dass er durch das Massenträgheitsmoment des Läufers der elektrischen Maschine sicher gedämpft beziehungsweise  Momentum momentum is so small that it safely attenuated by the moment of inertia of the rotor of the electric machine or
wegintegriert wird und so kein unzulässiges Moment in den Triebstrang des Fahrzeugs gelangt. Vorzugsweise ist die während der Prüfung aller Phasen aus dem Zwischenkreis entnommene Energie je nach Anwendung bis auf 1 Ws oder zumindest auf einen Wert kleiner als 1 Ws, insbesondere kleiner als 3 Ws, begrenzt. wegintegriert and so no inadmissible moment enters the drive train of the vehicle. Depending on the application, the energy taken from the DC link during the test of all phases is limited to 1 Ws or at least to a value less than 1 Ws, in particular less than 3 Ws.
Vorzugsweise wird zumindest während der Prüfung zur Erhöhung der Sicherheit eine Traktionsbatterie über einen Vorladewiderstand an die Halbbrücke 1 angeschlossen, sodass sie die Betriebsspannung UB bereitstellt. Auch kann ein anderer Energielieferant beziehungsweise eine andere Energiequelle über den Vorladewiderstand angeschlossen werden. Hierdurch wird erreicht, dass über längere Zeit keine großen Ströme in dem Inverter 8 fließen. Darüber hinaus ist bevorzugt, dass die Vorladung unterbrochen wird, sobald im Zwischenkreis desPreferably, at least during the test to increase safety, a traction battery is connected via a pre-charge to the half-bridge 1, so that it provides the operating voltage U B. Also, another energy supplier or another energy source can be connected via the pre-charge resistor. This ensures that no large currents flow in the inverter 8 for a long time. Moreover, it is preferred that the precharge is interrupted as soon as in the DC bus of the
Inverters Spannungen zwischen 20 Volt und 80 Volt, insbesondere zwischen 30 Volt und 65 Volt, erreicht werden. Diese Spannungen reichen aus, um die oben beschriebene Prüfung der Kurzschlussüberwachung durchzuführen. Auf diese Art und Weise wird die Belastung der einzelnen Bauelemente weiter reduziert. Inverter voltages between 20 volts and 80 volts, especially between 30 Volt and 65 volts can be achieved. These voltages are sufficient to perform the short-circuit monitoring test described above. In this way, the load on the individual components is further reduced.
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht somit eine Prüfung einer The method described above thus makes it possible to test a
Kurzschlussüberwachung, ohne dass hohe Kurzschlussströme erzeugt werden, die zu einer Beschädigung von elektrischen Komponenten führen könnten. Es werden keine gefährlichen, insbesondere unkontrollierten Drehmomente, in den Triebstrang eines die Leistungsendstufe 2 aufweisenden Kraftfahrzeugs eingeleitet. Die Leistungsendstufe 2 weist zweckmäßigerweise mehrere derartige Halbbrücken auf, um die Brückenschaltung 3 zu bilden. Aus Short-circuit monitoring without producing high short-circuit currents that could damage electrical components. There are no dangerous, especially uncontrolled torques introduced into the drive train of a power output stage 2 having motor vehicle. The power output stage 2 expediently has a plurality of such half bridges in order to form the bridge circuit 3. Out
Übersichtlichkeitsgründen wird im Folgenden nur Bezug auf eine dieser For reasons of clarity, only one of these will be referred to below
Halbbrücken Bezug genommen, wobei sich die Halbbrücken gleichen. Durch das oben beschriebene Verfahren ist es möglich, vor Inbetriebnahme der elektrischen Maschine einen eventuell schlafenden Fehler zu entdecken. Dabei sind keine kostenintensive Redundanz von den Schalterelementen erforderlich. Darüber hinaus lässt sich das oben beschriebene Verfahren auch bei bereits Half-bridges reference, wherein the half-bridges are the same. By the method described above, it is possible to detect a possibly sleeping error before starting the electrical machine. No costly redundancy of the switch elements are required. In addition, the method described above can also be used already
bestehenden beziehungsweise existierenden Invertern mit relativ geringem Aufwand nachrüsten. retrofit existing or existing inverters with relatively little effort.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben einer Leistungsendstufe (2), insbesondere einer elektrischen Maschine, die eine Brückenschaltung (3) mit wenigstens einer Halbbrücke (1) umfasst, wobei die Halbbrücke (1) zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter (4,5) aufweist, die in einem Normalbetrieb jeweils mit einer Betriebs-Steuerspannung versorgt werden, um eine A method for operating a power output stage (2), in particular an electric machine, which comprises a bridge circuit (3) with at least one half-bridge (1), wherein the half-bridge (1) has two series-connected power semiconductor switches (4, 5) In a normal operation, each supplied with an operating control voltage to a
Leistungsspannung einzustellen, und wobei zur Kurzschlussüberwachung die Leistungsspannung (υ4,υ5) des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters (4,5) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Prüfen der Funktion der Kurzschlussüberwachung in einem Prüfbetrieb für die Set power voltage, and wherein for short-circuit monitoring, the power voltage (υ 4 , υ 5 ) of the respective power semiconductor switch (4,5) is detected, characterized in that for testing the function of the short-circuit monitoring in a test mode for
Leistungshalbleiterschalter (4,5) zumindest zeitweise gleichzeitig eine Test- Steuerspannung eingestellt wird, die unterhalb der Betriebs-Steuerspannung liegt.  Power semiconductor switch (4,5) at least temporarily simultaneously a test control voltage is set, which is below the operating control voltage.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zunächst einer der Leistungshalbleiterschalter (4,5) mit der Test-Steuerspannung und anschließend der andere Leistungshalbleiterschalter (5,4) mit der Test- Steuerspannung versorgt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that first one of the power semiconductor switch (4,5) with the test control voltage and then the other power semiconductor switch (5,4) is supplied with the test control voltage.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass als Leistungshalbleiterschalter (4,5) Metall-Oxid- Halbleiter-Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate- Elektrode verwendet werden.  in that metal oxide semiconductor field effect transistors or insulated gate bipolar transistors are used as the power semiconductor switch (4, 5).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Betriebs-Steuerspannung eine Betriebs- Gatespannung, die Test-Steuerspannung eine Test-Gatespannung und die Leistungsspannung eine Drain-Source-Spannung (U4,U5) ist. in that the operating control voltage is an operating gate voltage, the test control voltage is a test gate voltage and the power voltage is a drain-source voltage (U 4 , U 5 ).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Test-Gatespannung derart gewählt wird, dass die Leistungshalbleiterschalter (4,5) bei Strömen wenig oberhalb eines characterized in that the test gate voltage is selected such that the Power semiconductor switch (4,5) at currents just above a
Nennstroms entsättigen. Desaturate rated current.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Method according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass die Einschaltzeit der Leistungshalbleiterschalter (4,5) derart gewählt wird, dass der fließende Strom unterhalb des 2,5-fachen Nennstroms bleibt. in that the switch-on time of the power semiconductor switches (4, 5) is selected such that the flowing current remains below 2.5 times the rated current.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Method according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass während der Prüfung die elektrische Maschine im Stillstand durch einen Inverter (8) in einen sicheren Zustand geschaltet wird. characterized in that during the test, the electric machine is switched to a safe state by an inverter (8) at standstill.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Method according to one of the preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass während der Prüfung eine Energiequelle über einen Vorladewiderstand an die Halbbrücke (1) angeschlossen wird. in that, during the test, an energy source is connected to the half bridge (1) via a precharge resistor.
Vorrichtung zum Betreiben einer Leistungsendstufe (2), insbesondere einer elektrischen Maschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Device for operating a power output stage (2), in particular an electric machine, in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, with a
Brückenschaltung (3), die wenigstens eine Halbbrücke (1) umfasst, wobei die Halbbrücke (1) zwei in Reihe geschaltete Leistungshalbleiterschalter (4,5) aufweist, die in einem Normalbetrieb mit einer Betriebs- Steuerspannung versorgt werden, um eine Leistungsspannung einzustellen, und mit einer Überwachungseinrichtung, die zur Kurzschlussüberwachung die Leistungsspannung (υ4,υ5) des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters (4,5) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Prüfung der Funktion der Überwachungseinrichtung in einem Prüfbetrieb für die Bridge circuit (3) comprising at least one half-bridge (1), wherein the half-bridge (1) comprises two series-connected power semiconductor switches (4,5), which are supplied in a normal operation with an operating control voltage to adjust a power voltage, and with a monitoring device, which detects the power voltage (υ 4 , υ 5 ) of the respective power semiconductor switch (4,5) for short-circuit monitoring, characterized in that for testing the function of the monitoring device in a test mode for
Leistungshalbleiterschalter (4,5) zumindest zeitweise gleichzeitig eine Test- Steuerspannung eingestellt wird, die unterhalb der Betriebs-Steuerspannung liegt. Power semiconductor switch (4,5) at least temporarily simultaneously a test control voltage is set, which is below the operating control voltage.
EP12713708.1A 2011-05-26 2012-04-04 Method and apparatus for operating a power output stage Active EP2715939B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011076516A DE102011076516A1 (en) 2011-05-26 2011-05-26 Method and device for operating a power amplifier
PCT/EP2012/056148 WO2012159812A1 (en) 2011-05-26 2012-04-04 Method and apparatus for operating a power output stage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2715939A1 true EP2715939A1 (en) 2014-04-09
EP2715939B1 EP2715939B1 (en) 2015-01-14

Family

ID=45952532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12713708.1A Active EP2715939B1 (en) 2011-05-26 2012-04-04 Method and apparatus for operating a power output stage

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9362856B2 (en)
EP (1) EP2715939B1 (en)
CN (1) CN103548266B (en)
DE (1) DE102011076516A1 (en)
WO (1) WO2012159812A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013015723B3 (en) * 2013-09-20 2014-09-04 Hochschule Reutlingen Improved control of power semiconductors
CN104062521A (en) * 2014-03-31 2014-09-24 温州大学 Arc motion generating device
DE102014223361A1 (en) * 2014-11-17 2016-05-19 Robert Bosch Gmbh Electric motor with a power module
US10868529B2 (en) * 2016-09-30 2020-12-15 Infineon Technologies Austria Ag System and method for an overpower detector
DE102017203667A1 (en) 2017-03-07 2018-09-13 Robert Bosch Gmbh Test device for an overcurrent protection device, inverter arrangement with a test device and method for checking an overcurrent protection device
EP3389156B1 (en) 2017-04-13 2021-06-02 Andreas Stihl AG & Co. KG Method for operating an electric garden and/or forestry system, safety electronic circuit, safety electronic circuit system, storage battery system and electric garden and/or forestry system
DE102018200717A1 (en) * 2018-01-17 2019-07-18 Robert Bosch Gmbh Method for testing bridges of an output stage while the machine is rotating
CN109031017A (en) * 2018-06-28 2018-12-18 上海英恒电子有限公司 Fault condition detection method applied to brushless motor
CN118068156B (en) * 2024-04-25 2024-06-25 深圳威宇佳半导体设备有限公司 SiC power semiconductor dynamic saturation voltage test system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430409A1 (en) * 1984-08-17 1986-02-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Device for testing the interrupting device of a high-voltage power supply unit
US5596466A (en) * 1995-01-13 1997-01-21 Ixys Corporation Intelligent, isolated half-bridge power module
DE10359236B3 (en) * 2003-12-17 2005-05-25 Siemens Ag Arrangement for testing power end stage switches semiconductor switch(es) to conducting state according to predefined program to test whether end stage output voltages are in defined tolerance range for respective switch states
DE102006012215A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Mtu Aero Engines Gmbh Transverse flux machine and turbomachinery with such Transversalflussmaschie
US9291678B2 (en) * 2012-05-31 2016-03-22 Deere & Company Method and controller for an electric motor with switch testing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012159812A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012159812A1 (en) 2012-11-29
EP2715939B1 (en) 2015-01-14
US9362856B2 (en) 2016-06-07
DE102011076516A1 (en) 2012-11-29
CN103548266A (en) 2014-01-29
CN103548266B (en) 2017-05-17
US20140084827A1 (en) 2014-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2715939B1 (en) Method and apparatus for operating a power output stage
EP2893604B1 (en) Operating state circuit for an inverter and method for setting operating states of an inverter
DE112012007241B4 (en) Drive protection circuit, semiconductor module and motor vehicle
DE112014003605B4 (en) Drive control device for an electric motor
WO2015090746A1 (en) Safety circuit arrangement for an electrical drive unit
DE102015205627A1 (en) Load driving device
EP2909937B1 (en) Method and circuit unit for determining fault states in a half-bridge circuit
DE102015206627A1 (en) Self-locking inverter
DE102012224336A1 (en) Method for operating an electric power converter and electric power converters
WO2013050196A1 (en) Method and device for discharging an inverter capacitor
EP3219005B1 (en) Power converter and method for operating a power converter
DE102013213802A1 (en) Overvoltage protection for active rectifiers during load shedding
EP3058652B1 (en) Control unit with safety shutdown
DE102021122687A1 (en) Arrangement and method for discharging an intermediate circuit capacitor
DE102012209276A1 (en) Control device for semiconductor switches of an inverter and method for driving an inverter
EP1726085B1 (en) Method for operating a supply unit for a driver circuit, and supply unit for a driver circuit
EP3117511A1 (en) Method for detecting a voltage collapse
EP2648328B1 (en) Protection of a power converter with link circuit against damages caused by the countervoltage of a synchronous machine
DE102021206853B3 (en) Driver circuit with two cascaded half-bridge drivers for controlling three transistors
WO2018177770A1 (en) Diagnosis method for an inverter, inverter assembly, and electric drive system
EP2654155B1 (en) Power converter, and method for operating a power converter
DE102015110285B4 (en) Arrangement and method for discharging a high-voltage circuit of an inverter
DE102015003446A1 (en) Supply of a motor vehicle with voltage test
EP1995871A2 (en) Method for operating an electrical circuit
WO2015082190A1 (en) Circuit arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20140102

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20141017

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 707488

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20150215

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502012002120

Country of ref document: DE

Effective date: 20150226

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: VDEP

Effective date: 20150114

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150414

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150414

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150415

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150514

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502012002120

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150404

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

26N No opposition filed

Effective date: 20151015

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: MM4A

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150430

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 5

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150404

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20160404

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20160404

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 6

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20120404

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150514

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20150430

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: PLFP

Year of fee payment: 7

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 707488

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20170404

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20170404

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20150114

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20200423

Year of fee payment: 9

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20200404

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20230417

Year of fee payment: 12

Ref country code: DE

Payment date: 20230627

Year of fee payment: 12